Indikator Asam-Basa

Ditulis oleh Jim Clark pada 07-11-2007

Halaman ini menggambarkan bagaimana indikator asam-basa bekerja, dan bagaimana pemilihan indikator yang tepat untuk titrasi tertentu.


Bagaimanakah cara kerja indikator

Indikator sebagai asam lemah

Lakmus

Lakmus adalah asam lemah. Lakmus memiliki molekul yang sungguh rumit yang akan kita sederhanakan menjadi HLit. "H" adalah proton yang dapat diberikan kepada yang lain. "Lit" adalah molekul asam lemah.

Tidak dapat dipungkiri bahwa akan terjadi kesetimbangan ketika asam ini dilarutkan dalam air. Pengambilan versi yang disederhanakan kesetimbangan ini:

Lakmus yang tidak terionisasi adalah merah, ketika terionisasi adalah biru.

Sekarang gunakan Prinsip Le Chatelier untuk menemukan apa yang terjadi jika anda menambahkan ion hidroksida atau beberapa ion hidrogen yang lebih banyak pada kesetimbangan ini.

Penambahan ion hidroksida:

Penambahan ion hidrogen:

Jika konsentrasi Hlit dan Lit- sebanding:

Pada beberapa titik selama terjadi pergerakan posisi kesetimbangan, konsentrasi dari kedua warna akan menjadi sebanding. Warna yang anda lihat merupakan pencampuran dari keduanya.

Alasan untuk membubuhkan tanda kutip disekitar kata "netral" adalah bahwa tidak terdapat alasan yang tepat kenapa kedua konsentrasi menjadi sebanding pada pH 7. Untuk lakmus, terjadi perbandingan warna mendekati 50 / 50 pada saat pH 7 – hal itulah yang menjadi alasan kenapa lakmus banyak digunakan untuk pengujian asam dan basa. Seperti yang akan anda lihat pada bagian berikutnya, hal itu tidak benar untuk indikator yang lain.

Jingga metil (Methyl orange)

Jingga metil adalah salah satu indikator yang banyak digunakan dalam titrasi. Pada larutan yang bersifat basa, jingga metil berwarna kuning dan strukturnya adalah:

Sekarang, anda mungkin berfikir bahwa ketika anda menambahkan asam, ion hidrogen akan ditangkap oleh yang bermuatan negatif oksigen. Itulah tempat yang jelas untuk memulainya. Tidak begitu!

Pada faktanya, ion hidrogen tertarik pada salah satu ion nitrogen pada ikatan rangkap nitrogen-nitrogen untuk memberikan struktur yang dapat dituliskan seperti berikut ini:

Anda memiliki kesetimbangan yang sama antara dua bentuk jingga metil seperti pada kasus lakmus – tetapi warnanya berbeda.

Anda sebaiknya mencari sendiri kenapa terjadi perubahan warna ketika anda menambahkan asam atau basa. Penjelasannya identik dengan kasus lakmus – bedanya adalah warna.

Pada kasus jingga metil, pada setengah tingkat dimana campuran merah dan kuning menghasilkan warna jingga terjadi pada pH 3.7 – mendekati netral. Ini akan diekplorasi dengan lebih lanjut pada bagian bawah halaman.

Fenolftalein

Fenolftalein adalah indikator titrasi yang lain yang sering digunakan, dan fenolftalein ini merupakan bentuk asam lemah yang lain.

Pada kasus ini, asam lemah tidak berwarna dan ion-nya berwarna merah muda terang. Penambahan ion hidrogen berlebih menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri, dan mengubah indikator menjadi tak berwarna. Penambahan ion hidroksida menghilangkan ion hidrogen dari kesetimbangan yang mengarah ke kanan untuk menggantikannya – mengubah indikator menjadi merah muda.

Setengah tingkat terjadi pada pH 9.3. Karena pencampuran warna merah muda dan tak berwarna menghasilkan warna merah muda yang pucat, hal ini sulit untuk mendeteksinya dengan akurat!

Rentang pH indikator

Pentingnya pKind

Berpikirlah tentang indikator yang umum, HInd – dimana "Ind" adalah bagian indikator yang terlepas dari ion hidrogen yang diberikan keluar:

Karena hal ini hanya seperti asam lemah yang lain, anda dapat menuliskan ungkapan Ka untuk indikator tersebut. Kita akan menyebutnya Kind untuk memberikan penekanan bahwa yang kita bicarakan di sini adalah mengenai indikator.

Pikirkanlah apa yang terjadi pada setengah reaksi selama terjadinya perubahan warna. Pada titik ini konsentrasi asam dan ion-nya adalah sebanding. Pada kasus tersebut, keduanya akan menghapuskan ungkapan Kind.

anda dapat menggunakan hal ini untuk menentukan pH pada titik reaksi searah. Jika anda menyusun ulang persamaan yang terakhir pada bagian sebelah kiri, dan kemudian mengubahnya pada pH dan pKind, anda akan memperoleh:

Hal itu berarti bahwa titik akhir untuk indikator bergantung seluruhnya pada harga pKind. Untuk indikator yang kita miliki dapat dilihat dibawah ini:

indikator pKind
lakmus 6.5
jingga metil 3.7
fenolftalein 9.3

Rentang pH indikator

Indikator tidak berubah warna dengan sangat mencolok pada satu pH tertentu (diberikan oleh harga pKind-nya). Malahan, mereka mengubah sedikit rentang pH.

Dengan mengasumsikan kesetimbangan benar-benar mengarah pada salah satu sisi, tetapi sekarang anda menambahkan sesuatu untuk memulai pergeseran tersebut. Selama terjadi pergeseran kesetimbangan, anda akan memulai untuk mendapatkan lebih banyak dan lebih banyak lagi pembentukan warna yang kedua, dan pada beberapa titik mata akan mulai mendeteksinya.

Sebagai contoh, jika anda menggunakan jingga metil pada larutan yang bersifat basa maka warna yang dominan adalah kuning. Sekarang mulai tambahkan asam karena itu kesetimbangan akan mulai bergeser.

Pada beberapa titik akan cukup banyak adanya bentuk merah dari jingga metil yang menunjukkan bahwa larutan akan mulai memberi warna jingga. Selama anda melakukan penambahan asam lebih banyak, warna merah akhirnya akan menjadi dominan yang mana anda tidak lagi melihat warna kuning.

Terjadi perubahan kecil yang berangsur-angsur dari satu warna menjadi warna yang lain, menempati rentang pH. Secara kasar "aturan ibu jari", perubahan yang tampak menempati sekitar 1 unit pH pada tiap sisi harga pKind.

Harga yang pasti untuk tiga indikator dapat kita lihat sebagai berikut:

indikator pKind pH rentang pH
lakmus 6.5 5 – 8
jingga metil 3.7 3.1 – 4.4
fenolftalein 9.3 8.3 – 10.0

Perubahan warna lakmus terjadi tidak selalu pada rentang pH yang besar, tetapi lakmus berguna untuk mendeteksi asam dan basa pada lab karena perubahan warnanya sekitar 7. Jingga metil atau fenolftalein sedikit kurang berguna.

Berikut ini dapat dilihat dengan lebih mudah dalam bentuk diagram.

Sebagai contoh, jingga metil akan berwarna kuning pada tiap larutan dengan pH lebih besar dari 4.4. Hal ini tidak dapat dibedakan antara asam lemah dengan pH 5 atau basa kuat dengan pH 14.
Pemilihan indikator untuk titrasi

Harus diingat bahwa titik ekivalen titrasi yang mana anda memiliki campuran dua zat pada perbandingan yang tepat sama. anda tak pelak lagi membutuhkan pemilihan indikator yang perubahan warnanya mendekati titik ekivalen. Indikator yang dipilih bervariasi dari satu titrasi ke titirasi yang lain.

Asam kuat vs basa kuat

Diagram berikut menunjukkan kurva pH untuk penambahan asam kuat pada basa kuat. Bagian yang diarsir pada gambar tersebut adalah rentang pH untuk jingga metil dan fenolftalein.

anda dapat melihat bahwa tidak terdapat perubahan indikator pada titik ekivalen.

Akan tetapi, gambar menurun tajam pada titik ekivalen tersebut yang menunjukkan tidak terdapat perbedaan pada volume asam yang ditambahkan apapun indikator yang anda pilih. Akan tetapi, hal tersebut berguna pada titrasi untuk memilihih kemungkinan warna terbaik melalui penggunaan tiap indikator.

Jika anda mengguanakan fenolftalein, anda akan mentitrasi sampai fenolftalein berubah menjadi tak berwarna (pada pH 8,8) karena itu adalah titik terdekat untuk mendapatkan titik ekivalen.

Dilain pihak, dengan menggunakan jingga metil, anda akan mentitrasi sampai bagian pertama kali muncul warna jingga dalam larutan. Jika larutan berubah menjadi merah, anda mendapatkan titik yang lebih jauh dari titik ekivalen.

Asam kuat vs basa lemah

Kali ini adalah sangat jelas bahwa fenolftalein akan lebih tidak berguna. Akan tetapi jingga metil mulai berubah dari kuning menjadi jingga sangat mendekati titik ekivalen.

anda memiliki pilihan indiaktor yang berubah warna pada bagian kurva yang curam.

Asam lemah vs basa kuat

Kali ini, jingga metil sia-sia! Akan tetapi, fenolftalein berubah warna dengan tepat pada tempat yang anda inginkan.

Asam lemah vs basa lemah

Kurva berikut adalah untuk kasus dimana asam dan basa keduanya sebanding lemahnya – sebagai contoh, asam etanoat dan larutan amonia. Pada kasus yang lain, titik ekivalen akan terletak pada pH yang lain.

Anda dapat melihat bahwa kedua indikator tidak dapat digunakan. Fenolftalein akan berakhir perubahannya sebelum tercapai titik ekivalen, dan jingga metil jauh ke bawah sekali.

Ini memungkinkan untuk menemukan indiaktor yang memulai perubahan warna atau mengakhirinya pada titik eqivalen, karena pH titik ekivalen berbeda dari kasus yang satu ke kasus yang lain, anda tidak dapat mengeneralisirnya.

Secara keseluruhan, anda tidak akan pernah mentitrasi asam lemah dan asam basa melalui adanya indikator.

Larutan natrium karbonat dan asam hidroklorida encer

Berikut ini adalah kasus yang menarik. Jika anda menggunakan fenolftalein atau jingga metil, keduanya akan memberikan hasil titirasi yang benar – akan tetapi harga dengan fenolftalein akan lebih tepat dibandingkan dengan bagian jingga metil yang lain.

Hal ini terjadi bahwa fenolftalein selesai mengalami perubahan warnanya pada pH yang tepat dengan titik ekivalen pada saat untuk pertamakalinya natrium hidrogenkarbonat terbentuk.

Perubahan warna jingga metil dengan tepat terjadi pada pH titik ekivalen bagian kedua reaksi.